专利名称：具有整体承载梁和挠性部的磁头悬挂组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁头悬挂组件，它具有用于小型磁盘驱动器的空气轴承非母托滑块(femtoslider)。
本发明相应的于1992年8月5日递交的未授权的美国专利申请No.07/926，033涉及一种特别适用于滑块(nanoslider)的磁头悬挂组件，它的尺寸的标准为全尺寸空气轴承滑块的大的约50%。本申请公开了一种特别适用于非母托滑块(femtoslider)的修改和改进了的磁头悬挂组件，这种滑块的尺寸为标准全尺寸滑块的25%。在这里把上述共同申请的主题作为参照。
目前已知的例如用于笔记本式计算机的磁盘驱动器包括至少一个可转动的磁盘，至少一个用于转换记录在磁盘上的数据的磁头组件和一个将磁头送至转动盘的选择的数据道上的转动磁头致动器。磁头组件包括一带刚性承载梁和万向挠曲部的磁头悬挂件。一种典型的磁头悬挂件包括一承载梁件和一分开的挠性部件，然后在磁头悬挂件组装过程中将这两部分连接起来。需要特殊的工具来对齐和组装承载梁和挠性件，在将承载梁和挠性部连接起来后，在挠性部端部安装一空气轴承滑块。滑块支承一薄膜磁转换器，它与磁盘共同作用以记录或读取数据信号。
在磁盘驱动器操作过程中，转动磁盘给滑块提供一气动升力，而同时通过挠性部给滑块施加一相对的克承载力。这两个相对力作用的结果决定滑块和其转换器相对磁盘表面的悬浮高度。在其悬浮工作方式中，滑块绕形成于挠性部的承载凹窝万向转动。
在现有技术的磁头悬挂件和挠性部设计中，承载力转换和万向作用被分开以提供具有低的仰俯度和低的刚度的高的第一弯曲频率。挠性部稍稍加入承载梁的承载转换，而初始提供低的纵向和侧倾稳定性的万向作用并为横向运动提供高的稳定性。这些悬置件的特征为当磁头悬浮于磁盘表面之上时具有低的纵向、侧倾和弯曲稳定性。然而，为具有最佳功能，悬置件的结构应能提供一高的第一弯曲模式共振频率，从而滑块能跟随转动磁盘表面外形的变化而变化并提供低的纵向和侧倾稳定性。
用于笔记本式计算机的小型磁盘驱动器的设计的另一个目标是使驱动元件的尺寸和质量最少。悬置件和滑块组件的Z方向高度(垂直高度)的减少相应地导致装有这种组件的小型磁盘驱动器的Z方向高度的减少。标准全尺寸滑块约0.160英寸长，0.125英寸宽和0.0345英寸高。现有的磁盘驱动器应用纳诺滑块(nanoslider)，其尺寸大约为0.080英寸长，0.063英寸宽和0.017英寸高，其尺寸约为标准滑块的50%。这里公开的新型的悬置件和滑块设计对非母托滑块(femtoslider)特别有用，其尺寸为约0.040英寸长，0.020-0.026英寸宽和总高0.0110英寸，其尺寸约为标准全尺寸滑块的25%。应当理解，这种新颖的设计也可用于其它尺寸的滑块。
本发明的一个目的是提供一种具有显著减小的Z方向高度的磁头悬挂件和滑块组件。
本发明的另一目的是提供一种具有低的俯仰和侧倾稳定性的磁头悬挂组件。
本发明的再一目的是提供一种具有减少的克承载能力的低的弯曲刚度的磁头悬挂组件。
本发明的再一目的是提供一种具有相对高的第一弯曲模式，第一扭曲模式和第一横向模式谐振频率的磁头挂置组件。
本发明的再一目的是提供一种在制造和批量生产中能够大大节省并具有其它优点的磁头悬挂件结构。
根据本发明，一磁头悬挂件由一包括一承载梁部和挠性部的整体平面块形成。承载梁最好为截头圆锥形，其边缘有突缘，并在其窄端有一延伸的舌部。侧突缘形成有U形槽并为承载梁部提供刚度，承载梁舌部延伸入挠性部，其中形成一向下朝向磁头滑块的非空气轴承表面的半球形承载凹窝。形成于靠近承载梁的挠性部中的U形槽部限定出舌部的形状。在本发明的一个实施例中，挠性部包括两个窄的侵蚀段，它们从承载梁延伸并靠近槽部分。窄段由一位于挠性部端部的横向耳部连接。在该实施例中，磁头滑块粘接在横向耳部的底表面上。在另一种实施例中，挠性部包括形成为对开舌部的支架，其上粘接块。
下面参照附图对本发明进行更加详细的说明。附图中
图1A为根据本发明的磁头悬挂和滑动组件的俯视图;
图1B为图1中的磁头悬挂件的前视图;
图2为图1的磁头悬挂件的侧视图，图中示出在装载位置与挠性端部相加的磁头滑动件，并以虚线示出释载位置时的情形;
图3为图1中的磁头悬挂件的仰视图;
图4为图3中的组件的侧视图，示出没有悬挂滑块的承载凹窝;
图5A为图3中的磁头悬挂件的部分的放大视图;
图5B为图5A中磁头悬挂件的前视图;
图6A为磁头悬挂件和具有另一种设计的挠性部的部分放大视图;
图6B为图6A的磁头悬挂件部分的前视图;
图6C为示出图6A中支架相对滑块伸出的前视图;
图7为图6A中所示磁头悬挂件的部分的侧视图;
图8为示出在一块不锈钢板上冲压形成三个磁头悬挂件的叶形板的平面视图;
图8A为图8中叶形板的侧视图;
图9为在上述相应的美国申请所公开的纳诺滑块(nanoslider)悬挂件的俯视图;
图10为带有方便生产过程中操作的延伸部的非母托滑块(femtoslicler)悬挂件的俯视图;
图11为图10中非母托滑块(femtoslicder)悬挂件的视图，其具有相对延伸部的倾斜的结构;
图12示出不带延伸部的非母托滑块(femtoslicder)悬挂件，其目的是为了说明纳诺滑块(nanoslder)悬挂件和非母托滑块(femtoslicder)悬挂件的相对尺寸;
图13为包括承载/释承载片的部分破碎的非母托滑块(femtoslicder)悬挂件的俯视图;
图13A为沿图13中A-A线的截面图;
图14A为示出带阶梯的挠性部的悬挂件的挠性部的部分破碎的俯视图;
图14B为图14A中挠性部的侧视图;
图14C为图14A中挠性部的前视图。
在附图中相同的标号指相同的部件。
根据图1A-5B，磁头悬挂组件包括一承载梁部10，一挠性部12，一叶簧部56和一后安装部42。该悬挂件由一整块平的非磁性材料制成，这种材料最好为一种厚度为大约0.0012-0.0015英寸的300系列型号的不锈钢。由于使用了整块材料，承载梁部10和挠性部12以及叶簧部56和后安装部42基本处于同一平面。不需要分别制成承载梁和挠性部分。因此，也不需要将挠性件装到承载梁上的连接和焊接组装步骤。
承载梁部10最好为截头圆锥或三角形。承载梁部有一短的从其相对窄的端部延伸至挠性部12的渐细的舌部14。舌部14的轮廓由挠性部中的U形槽16所限定。承载梁舌部14由于其长度较短和低的承载力而具有沿垂直于承载梁部和挠性部的平面的方向较小的偏移。
如图1所示，在承载梁的主要部分的上表面上设置的约束层减振件19以使悬挂件的不希望的共振减至最少，该减振件由厚度为大约0.002英寸的弹性体10A和一厚度约0.002英寸的不锈钢覆盖层10B构成。另外，如图3所示，可在承载梁的底表面上沉积一不妨碍挠性部12的类似的减振件21。
挠性部12包括邻近U形槽16的侧边而设置的窄段32，挠性段32被化学侵蚀一大约0.0010英寸的厚度以增加挠性。窄段32很薄且相对较软以允许所希望的绕承载凹窝18的万向支架运动以及使悬挂件有较低的侧倾和纵向稳定性。与整体的平承载梁和挠性部一起制成一个横向连接部或耳部38，该耳部用于连接窄段32的端部。
在本发明的实施例中，滑动件22粘接到横向连接部38上。在承载梁舌部14上设置半球形承载凹窝18并使其与空气轴承滑动件22的顶部非空气轴承表面接触，所述滑动件22粘在横向部或耳部38上。承载凹窝18的半球形向下朝向滑动件。为了控制悬浮高度特性，可使凹窝18从滑动件的中心线偏离，例如偏高0-0.006英寸的距离。
U形突缘24沿承载梁部的侧边延伸并在到达挠性部12之前终止。突缘24有利于提高承载梁部的刚度并将弯曲作用限定于弹簧部上，从而使由于臂/磁盘的垂直容许间隙而产生的俯仰角变化减至最小。不带常规软绝缘管的磁头线路92位于突缘24的槽中，由于设有软绝缘，使得突缘24的U形槽较浅，从而减少磁头悬挂组件Z方向的高度。用粘接材料90使线路92固定到位。在靠近耳部38和滑动件22的地方设有粘接嵌条91。嵌条91是裸露的，因而很容易通过紫外线辐射予以处理。
在使用这种磁头悬挂和滑动组件的磁盘驱动器中，在承载梁舌部14和挠性段32之间产生挠曲。利用这种结构，将承载力通过舌部14传到承载梁的截头圆锥部。这种整体的承载梁/挠性部结构使所作用的载荷传送力与万向支架作用力相分离，因此，可使这种结构在承载梁处具有刚性以作适当弯曲并在承载凹窝处相对较弱以使滑块具有适当的俯仰和侧倾角。
这里公开的磁头悬挂和滑动组件的一个特征是滑动件22具有阶梯28，它由在滑动件22的非空气轴承顶表面上切出一凹部或平台30而形成。阶梯28的Z方向的高度几乎与半球形承载凹窝18的Z方向的高度相等。在承载梁舌部14和滑动件顶面之间有足够的空间，因而允许滑动件22自由的方向支架作用而不会受承载梁的干扰。滑动件阶梯28具有充分的高度以使滑动件端部的后缘可容纳-包括其线圈匝的薄膜磁转换器。
为形成挠性在位于承载梁部10和后安装部42之间的叶簧56上设有一梯形的孔60。挠性部56用于提供一所需的承载力，以抵销在磁盘驱动器工作过程中由于磁盘转动所产生的气动升力。如图2所示，当将悬挂件沿箭头所指方向由虚线所示位置弯曲至上升位置时将产生承载力。
承载梁10的后安装部42上有一孔48，用以通过凸台48和激光焊接将型钢板46连接到悬挂件上。型钢板46为后安装部42提供了刚度。后突缘54上设有导线引导槽用以在操作过程中保护导线。
这里描述的磁头悬挂和滑动组件设有一刚性承载梁和一相对较长较窄的挠曲部，该挠曲部包括薄弱的挠曲段和连接横向部。利用这种结构，可实现低的弯曲刚度和具有低的俯仰和侧向稳定性的高的横向和纵向刚度。承载梁舌部具有高的垂直刚度，从而其相对于悬挂件平面向上和向下的弯曲最少。第一弯曲方式共振频率或振动明显地大于具有可比尺寸的现有技术中的悬挂件。
在本发明的一个实际例子中，滑动件的总高度为约0.0110英寸，长约0.0400英寸，宽约0.020英寸。阶梯28的高度为高于凹部30约0.0015英寸，凹部长0.0336英寸。最好使阶梯28顶部表面积最小以便减小在滑动件阶梯表面处的弯曲或挠曲，这种弯曲或挠曲可以是由于陶瓷滑动件22和不锈钢耳部38不同的热膨胀系数所形成的。
部分如图6A-7所示在磁头悬挂件的另一个实施例中，挠曲部62上设有一舌部64和一槽66。在舌部64上设有一朝下的承载凹窝76。由一横向部70连接从承载梁10延伸的窄的侵蚀段68。段68经化学侵蚀而比用作承载梁和挠曲部的整体平面块薄。形成一对开舌部的支架72设置在挠曲部62边缘并由槽74与薄膜68分开。支架72伸出在滑动件22侧边之上，并且滑动件22通过一粘接条90而固定到支架上。在该实施例中，如图6C所示滑动件22的顶部非空气轴承表面20通过在槽16处提供粘接强度的粘接条而粘接到支架72上。滑动件22安装在支架72上，从而使滑动件的中心与承载凹窝76对齐，并且滑动件从横向部70的端部伸出。承载凹窝76相对滑动件的中心线无偏置。借助这个实施例，可实现较低的垂直高度(Z方向高度)，而且支架72的滑动件粘接面积大于图1中挠性部12的横向连接部38的粘接面积。在本实施例中，几乎没有使滑动件相对承载凹窝向前移动的空间，这对获得最佳的浮动位置是必须的。而且，为了使两个支架段72向下朝弯曲部20弯曲，不需要附加的加工，这将增加生产过程中的公差。
图8示出了由不锈钢板制成的桨叶状形板80，其上形成有多个磁头悬挂件82，每个悬挂件均具有图1所示的结构。其上设有用于进一步处理的工具孔84和支承段86。图8A示出带支承86的桨叶形板80，支承段86弯曲以便于在非常小的非母托滑动件(femtoslicder)悬挂件上工作。
图9示出一种在相关的未授权的美国申请No.07/926，033所公开的纳诺滑动悬挂件(nancoslidersuopension)，该纳诺滑动件(nancoslider)包括主承载梁94，挠性部96，承载梁舌部98，弹簧部100，后安装部102和滑动件104。
图10和11示出本发明的非母托滑动悬挂件(femfoslidersuspension)，它具有承载梁10，挠性部12，弹簧部56和一带有工具孔106的后部。工具孔部106要装在穿孔型钢板110形成的延伸部108上，以使其可安装到一转动致动器上。对于非常小的驱动器，例如1.3英寸或更少，延伸部108作为臂枢轴从而不需要一个如现有技术中所使用的单独的臂结构。延伸部108还使得组件可与其它工业标准70%微滑动件悬挂件的总长度相配合。从而易于使用现有的工具。
图11示出相对于延伸部108弯曲的悬挂件以补偿读取过程中磁头在磁盘外直径和内径之间移动所产生的弯曲变形。如图10和11所示，延伸部可包括用于减轻重量的孔112。孔112用于调节共振条件/或调节绕枢轴的总体致动平衡。
图12示出一不带延伸部的毫微微滑动悬挂件，并且示出纳滑动件(nanoslider)和非母托滑动件(femfoslider)的尺寸的大的差异。在非母托滑动件(femfoslider)悬挂件的一个实施例中，其长约0.395英寸，最大宽度为约0.056英寸。
参见图13和13A，一磁头滑块悬挂件包括平的侧片120，该侧片伸出以使磁头悬挂组件相对磁盘驱动器中的磁盘表面承载和卸载。侧片可位于承载梁的一侧或两侧。通过工具移动侧片120以使悬挂组件上升或下降。增加与承载梁位于同一平面的平的侧片不会使悬挂组件Z方向的高度增加。
图14A-C示出具有一块122和一位于滑块端部的薄膜转换器124的悬浮组件的一部分。滑块122具有一平的顶表面126，其上设有一承载凹窝76。滑块122形成如图7中滑块的阶梯78。平的表面126在滑块的整个顶部延伸，然而，如图14B所示，挠性部128的前端在130和132处弯曲，以使挠性部向下移动一与承载凹窝76的高度大致相同的距离。这样，挠性部128与滑块122的平的顶表面126接触。滑块通过粘性条134和136而粘接到弯曲部130和132上。挠性部128的平的接触表面和滑块顶部的平的表面126也用粘接剂粘结在一起。由于用了表面滑块，可减少对滑块的加工，从而节省时间和劳务费。以及减小在生产过程中的断裂和失误。
在本发明中，由于使承载梁和挠性部形成为一单一整块，因而可显著地节约材料和工时。可省略使承载梁与挠性部对齐和将分开的部件焊接起来的工序。不再需要在以前的承载梁/挠性部组件中所需的某种临界公差，从而提高组装工序。这种设计使承载转换功能与万向作用公开，后者能消除现有技术中悬浮件的弱的弯曲特性。应当理解，本发明的参数，尺寸和材料，和其它东西一样，均可在本发明的范围内改动。例如，这里公开的带有阶梯和平台结构的滑块设计可用于“50%”纳诺滑块悬浮件(nanoslidersuspensionb)或其它尺寸的滑块悬浮件。
权利要求
1.用于转换从转动的磁盘驱动器的表面读出的记录于其上的信号的磁头悬挂组件，它包括-包括一承载梁部和一挠性部的具有一定厚度的整块，所述承载梁部具有侧边和位于其一端的伸入所述挠性部的舌部；-限定出所述承载梁舌部轮郭的位于所述挠性部中的槽；沿所述槽侧边并与所述舌部相距一定间隔形成有大大薄于所述整块厚度的窄段，其中，承载力基本上通过所述舌部传递，并独立于由所述窄段提供的万向支架和横向定位。
2.如权利要求1的组件，其特征在于，包括一磁头滑动件，它具有与所述挠性部连接的顶部非空气轴承表面。
3.如权利要求2的组件，其特征在于，包括用于支承所述连接磁头滑块的与所述挠性部形成一体的装置。
4.如权利要求3的组件，其特征在于，所述支承装置包括形成在所述挠性部的外边缘的支架或一分开的舌部。
5.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述支承件包括一与所述窄段相连的横向部。
6.如权利要求2所述的组件，其特征在于，所述滑动件大约0.0110英寸高，0.0400英寸长和0.0200-0.0260英寸宽。
7.如权利要求2的组件，其特征在于，所述滑动件形成有一靠近平台的阶梯。
8.如权利要求7的组件，其特征在于，所述滑动件的所述平台大约0.0336英寸长，所述阶梯大约0.0015英寸高。
9.如权利要求2的组件，其特征在于，包括一形成在所述舌部中的承载凹窝。
10.如权利要求9的组件，其特征在于，所述凹窝为半球形并朝下与所述滑动件的所述顶表面接触。
11.如权利要求1的组件，其特征在于，所述包括所述分开的舌部和横向部的整块约厚0.0012至0.0015英寸，并且所述窄段厚约0.0010英寸。
12.如权利要求1所述组件，其特征在于，所述承载梁部的形状为一截头三角形。
13.如权利要求1的组件，其特征在于，包括一位于所述承载部后端用于将所述悬挂件安装到一致动臂上的安装部;和一位于所述后安装部和所述承载梁部之间用于给所述悬挂件提供挠性的叶簧部。
14.如权利要求13的组件，其特征在于，包括一与所述安装部相连用于给所述悬挂组件的所述后端提供刚性的型钢板。
15.如权利要求13的组件，其特征在于，包括沿所述承载梁部边缘形成的前缘和沿所述后安装部边缘形成的后突缘之间具有一缝隙。
16.如权利要求15的组件，其特征在于，所述突缘上形成有浅的U形槽，不带软绝缘管的电子线路位于所述槽中。
17.如权利要求1的组件，其特征在于，包括一位于所述叶簧部中用以给所述悬挂件提供挠性的孔。
18.如权利要求1的组件，其特征在于，还包括一形成于所述悬浮组件的带孔延伸部，以使其与磁盘驱动器的致动器相连，而不需分开的使所述悬浮件枢轴转动的磁头臂。
19.如权利要求1的组件，其特征在于，包括一位于所述承载梁上的减振材料。
20.如权利要求1的组件，包括一至少形成于所述承载梁部一侧的承载/释载片。
21.如权利要求2的组件，其特征在于，所述顶部非空气承载表面基本上是平面。
22.如权利要求21的组件，其特征在于，所述孔部包括使所述挠性部与所述滑块顶表面接触的弯曲部。
全文摘要
一种磁头悬挂组件被制成一整块，包括一承载梁部，一挠性部，一后安装部和一位于承载梁和后安装部的是叶簧部。一舌部从承载梁延伸至挠性部，并具有一与悬挂的空气轴承滑块的非空气轴承表面接触的朝下的承载凹窝。挠性部包括窄的薄段，它靠近限定出承载梁舌部的槽。磁头悬挂件的特征在于具有高的第一弯曲模式频率和低的俯抑和侧倾稳定性。
文档编号G11B21/12GK1085679SQ93118620
公开日1994年4月20日 申请日期1993年10月6日 优先权日1992年10月7日
发明者米歇尔·R·哈奇, 切克·M·龙 申请人:里德-莱特公司